Jak vypočítat formální náboj síranového iontu?

Váš vzorec je správný. Pokud $ V $ je počet valenčních elektronů původně přiřazených atomu, $ N $ je počet nevázaných elektronů a $ B $ je počet dluhopisů ($ \ frac {1} {2} $ z počtu vazebné elektrony, abych byl přesnější), pak formální náboj $ FC $ je:

$$ FC = V – (B + N) $$

Síranový iont má dvě platné struktury které byste mohli nakreslit, jeden se sírou s formálním nábojem nula a druhý se sírou s formálním nábojem +2. Struktury uvedené níže (ze stránky Wikipedie , uvolněné do veřejného vlastnictví) se řídí otravnou, ale přípustnou konvencí nahrazování osamělých párů čárami.

Pokud je struktura nalevo (# 1) správná, pak atom síry ($ V = 6 $) má šest dluhopisy ($ B = 6 $) a žádné osamělé páry ($ N = 0 $). Dva atomy kyslíku (V = 6) mají dvě vazby ($ B = 2 $) a dva osamělé páry ($ N = 4 $), zatímco další dva atomy kyslíku mají jednu vazbu ($ B = 1 $) a tři osamělé páry ($ N = 6 $). Atom síry a dva atomy kyslíku mají $ FC = 0 $ a zbývající dva atomy kyslíku mají $ FC = -1 $ za celkový náboj na iontu $ -2 $.

$$ FC_ { \ ce {S}} = 6- (6 + 0) = 0 $$ $$ FC _ {\ ce {O_ {1,2}}} = 6- (2 + 4) = 0 $$ $$ FC _ {\ ce {O_ {3,4}}} = 6- (1 + 6) = – 1 $$

Pokud je struktura vpravo (# 2) správná, pak atom síry ($ V = 6 $) má čtyři dluhopisy ($ B = 4 $) a žádné osamělé páry ($ N = 0 $). Všechny čtyři atomy kyslíku (V = 6) mají jednu vazbu ($ B = 1 $) a tři osamělé páry ($ N = 6 $). Atom síry má $ FC = + 2 $ a atomy kyslíku mají $ FC = -1 $ za celkový náboj na iontu $ -2 $. $$ FC _ {\ ce {S}} = 6- (4 + 0) = + 2 $$ $$ FC _ {\ ce {O}} = 6- (1 + 6) = – 1 $$

Ale počkejte! Zásadnější otázkou může být „Jak může mít síranový iont dvě velmi odlišné struktury, které kladou různé formální náboje na atomy síry a kyslíku?“

Formální náboj je pěkný účetní mechanismus, ale nemá žádný experimentálně platný vztah ke skutečnému náboji na jakémkoli atomu ve většině molekul nebo iontů. Formální náboj se rovná skutečnému náboji pouze u jednoatomových druhů. Formální náboj spadá do kategorie modelů, které používáme v chemii a které jsou 1) užitečné, 2) při správném použití poskytují správnou odpověď a 3) jsou zcela falešné. Mezi další modely v této kategorii patří oxidační číslo, VSEPR, rezonance a elektronegativita. Experimentální důkazy naznačují, že skutečná struktura síranu kombinuje vlastnosti struktury č. 1 i struktury č. 2, ale bylo by náročné kreslit pomocí formalizmů, které jsme přijali:

• Všechny čtyři $ \ ce { Dluhopisy SO} $ mají stejnou délku (# 2).
• Délka dluhopisů $ \ ce {SO} $ je kratší než u normálního $ \ ce {SO} $ dluhopisu a delší než a normální $ \ ce {SO} $ double (# 1).
• Atom síry má částečný kladný náboj (# 2) (všimněte si, že částečné náboje, na rozdíl od formálních nábojů, mají nějaký experimentální základ).
• Čtyři atomy kyslíku mají ekvivalentní částečné záporné náboje (# 2).
• Částečné záporné náboje na atomech kyslíku se zvyšují o více než $ 2 $, ale nikde poblíž $ -4 $ (# 1).

Ben Norris „odpověď je vynikající. Budu spolupracovat s více vizuální postup, takže může poskytnout jiný úhel pohledu.

Jak jsem se to naučil, čísla oxidace lze určit zjišťováním w zde by vazebné elektrony byly za předpokladu, že vazby jsou 100% iontové, zatímco formální náboje lze určit zjišťováním, kde by elektrony byly, kdyby vazba byla 100% kovalentní.

Místo přímé aplikace rovnice nakreslete Lewisova struktura sloučeniny. Nyní rozdělte všechny kovalentní vazby homolyticky, tj. Rovnoměrně rozdělte dva elektrony mezi vazebné atomy. Nyní spočítejte počet elektronů připojených ke každému atomu a odečtěte počet valenčních elektronů, které má volný atom. Číslo, které získáte, bude „přebytek elektronů“, což je opak formálního náboje, vynásobte tedy -1. Zde byl zpracován váš příklad.